Download as PDF, PPTX
More Related Content
![Ch13 mp2 atom&nucleus[2]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/ch13mp2atomnucleus2-100918021522-phpapp02-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
![ไฟฟ้าสถิต [Compatibility mode]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/compatibilitymode-120524020257-phpapp01-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
ทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค
- 1. Wave and particleduality ทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค
- 2. ทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค (Duality of particleand wave) สิ่งที่สามารถแสดงสมบัติได้ทั้งคลื่นและอนุภาค
- 3. คลื่น (Wave) - เป็นการส่งผ่านพลังงานรูปหนึ่งเกิดจากการรบกวนที่ทําให้ เกิดการเคลื่อนที่และแผ่กระจาย -คลื่นมีความยาวคลื่น ความถี่ และแอมพลิจูด - สมบัติเฉพาะของคลื่น คือ การแทรกสอด และการเลี้ยวเบน
- 4. Wave on astring.
- 5.
- 6. อนุภาค (Particle) - สิ่งที่มีมวลและมีตําแหน่งที่อยู่ -มีการส่งผ่านพลังงานไปพร้อมกับการเคลื่อนที่ - สมบัติเฉพาะของอนุภาค คือ โมเมนตัม(ความสามารถในการ เคลื่อนที่ของวัตถุ)
- 7. ข้อแตกต่างที่สําคัญระหว่าง คลื่น และอนุภาค คือ ลักษณะการส่งผ่านพลังงาน - สําหรับอนุภาค อนุภาคจะเป็นตัวนําพาพลังงานไปถึงจุดหมาย ด้วยตนเอง - สําหรับคลื่น ตัวกลางจะไม่ได้เคลื่อนที่ตามไปด้วย
- 8. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect) ปรากฏการณ์ที่เมื่อแสงตกกระทบผิวโลหะจะทําให้อิเล็กตรอนหลุดออก จากผิวโลหะได้เรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้ว่า โฟโตอิเล็กตรอน (Photoelectron) ถูกค้นพบโดย ไฮน์ริช รูดอล์ฟ แฮทซ์ (Heinrich Rudolf Hertz) เมื่อ พ.ศ. 2430 แต่แฮทซ์ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ นี้ได้
- 9. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) แอลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ได้อธิบายปรากฏการณ์นี้ โดยอาศัยสมมติฐานของพลังค์โดยมองแสงเป็นก้อนพลังงานหรือ อนุภาคโฟตอน (Photon) เมื่อตกกระทบผิวโลหะจะทําให้อิเล็กตรอน หลุดออกจากผิวโลหะ
- 10. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) 1. โฟโตอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นเมื่อแสงที่ตกกระทบโลหะมีความถี่อย่างน้อย เท่ากับ ความถี่ขีดเริ่ม (Threshold frequency) ความถี่ขีดเริ่ม : ความถี่ของแสงที่น้อยที่สุดที่จะทําให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา 2. จํานวนโฟโตอิเล็กตรอนจะเพิ่มมากขึ้น เมื่อแสงมีความเข้มมากขึ้น
- 11. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) 3. พลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนไม่ขึ้นกับความเข้มแสงแต่ขึ้นกับ ความถี่ของแสง 4. การที่อิเล็กตรอนจะหลุดจากผิวโลหะได้จะต้องเอาชนะพลังงาน ยึดเหนี่ยวของอะตอม พลังงานนี้ เรียกว่า ฟังก์ชันงาน (Work function : W)
- 12. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) เมื่ออิเล็กตรอนถูกหยุดด้วย ศักย์หยุดยั้ง (Stopping potential : Vs ) แสดงว่า อิเล็กตรอนนั้นมีพลังงานจลน์สูงสุด เมื่อ e คือ ประจุของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.60 x 10-19 C
- 13. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) หรือ พลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอน หรือ พลังงานสูงสุดของ อิเล็กตรอน จะหาได้จาก - เมื่อใช้แสงที่มีความถี่มาก ค่าศักย์หยุดยั้งจะมีค่ามาก - เมื่อใช้แสงที่มีความถี่เท่ากันแต่ความเข้มต่างกัน ค่าศักย์หยุดยั้ง ที่ใช้จะมีค่าเท่ากัน * ค่าศักย์หยุดยั้ง จะขึ้นกับ ความถี่ แต่ไม่ขึ้นกับ ความเข้มแสง
- 14. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) กราฟความสัมพันธ์ระหว่างค่าศักย์หยุดยั้งกับความถี่ของแสง
- 15. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) จากกราฟ เมื่อเทียบสมการ กับ สมการเส้นตรง y = mx + c แสดงว่า ความชันกราฟ เท่ากับ จุดตัดแกนตั้ง เท่ากับ เนื่องจาก อิเล็กตรอนจะเริ่มหลุด เมื่อความถี่มีค่าเท่ากับความถี่ขีดเริ่ม แสดงว่า จุดตัดแกนนอน เท่ากับ
- 16. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (Photoelectric effect)(ต่อ) โดย ฟังก์ชันงานจะมีค่าเท่ากับพลังงานน้อยที่สุดที่ทําให้อิเล็กตรอน หลุดออกมา จะได้ จาก พลังงานสูงสุดของอิเล็กตรอน คือ E = hf - W จะได้ เมื่อ f คือ ความถี่ของแสงที่กระทบโลหะ หน่วย Hz f0 คือ ความถี่ขีดเริ่ม หรือ ความถี่น้อยที่สุดของแสง ที่ทําให้อิเล็กตรอนหลุดจากโลหะ หน่วย Hz
- 22. ปรากฏการณ์คอมป์ตัน (Compton effect) ในพ.ศ. 2466 คอมป์ตัน และ เดบาย ได้ทําการทดลองที่สนับสนุน แนวคิดที่ว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถประพฤติตัวเป็นอนุภาคได้ เรียก ว่า ปรากฏการณ์คอมป์ตัน เป็นการฉายรังสีเอกซ์ไปยังผลึกแกรไฟต์ทําให้ อิเล็กตรอนหลุดออกมาจากผลึก วิดีโอ ปรากฏการณ์คอมป์ตัน
- 23. ปรากฏการณ์คอมป์ตัน (Compton effect)(ต่อ) ผลการทดลอง 1. รังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกจากผลึกแกรไฟต์มีทั้งความยาวคลื่นเท่าเดิม และมากกว่าเดิม 2. ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกแปรผันตามมุมกระเจิง กล่าว คือ ยิ่งรังสีเอกซ์เบี่ยงเบนจากแนวเดิมมาก ความยาวคลื่นที่กระเจิงออก มายิ่งมีค่ามากขึ้นด้วย
- 24. ปรากฏการณ์คอมป์ตัน (Compton effect)(ต่อ) ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ กล่าวว่า - ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่กระเจิง จะขึ้นกับความเข้มกับช่วงเวลาที่ ฉายรังสีเอกซ์ไปตกกระทบบนแกรไฟต์ - ดังนั้นการมองรังสีเอกซ์เป็นคลื่นจึงไม่สามารถอธิบายการทดลองที่ เกิดขึ้นได้
- 25. ผลการศึกษาปรากฏการณ์คอมป์ตัน 1. คอมป์ตันอธิบายผลการทดลองโดยคิดว่ารังสีเอกซ์เป็นก้อน พลังงานหรือโฟตอน ดังนั้นการชนระหว่างรังสีเอกซ์กับ อิเล็กตรอนในผลึกแกรไฟต์จึงเป็นการชนกันระหว่างอนุภาคกับ อนุภาค 2. การหาความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกมาจึงใช้กฎการ อนุรักษ์พลังงานและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมได้ดังนี้ 2.1 ถ้ารังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกมามีความยาวคลื่นเท่าเดิม แสดงว่า รังสีเอกซ์กับอิเล็กตรอนชนกันแบบยืดหยุ่นสมบูรณ์ ไม่สูญเสีย พลังงาน 2.2 ถ้ารังสีเอกซ์ที่กระเจิงออกมามีความยาวคลื่นมากขึ้นแสดง ว่าเป็นการชนกันแบบไม่ยืดหยุ่นและมีการสูญเสียพลังงาน
- 26.
- 27. การหาความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่กระเจิง (ต่อ) เมื่อ λf คือความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์หลังการชน หน่วย m λi คือ ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ก่อนการชน หน่วย m Δλ คือ ความยาวคลื่นที่เปลี่ยนแปลงไปของรังสีเอกซ์ หน่วย m h คือ ค่าคงตัวของพลังค์ เท่ากับ 6.626x10-34 J.s c คือ อัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ เท่ากับ 3 x 108 m/s m0 คือ มวลของอิเล็กตรอน เท่ากับ 9.11 x 10-31 kg θ คือ มุมกระเจิงของรังสีเอกซ์
- 28. สมมติฐานของเดอบรอยล์ ได้เสนอแนวคิดว่า “ถ้าคลื่นแสดง สมบัติเป็นอนุภาคได้ สิ่งที่เป็นอนุภาค ก็ควรแสดงสมบัติเป็นคลื่นได้เช่นกัน” ตัวอย่างของสารที่แสดงสมบัติเป็นคลื่นที่มีระดับพลังงานเป็นช่วงๆ (Quantized energy level) นั่นคือ การสั่นของเชือกที่ปลายทั้งสองข้าง ไม่เคลื่อนที่ เชือกจะสั่นด้วยความถี่บางค่าเท่านั้น และการสั่นแบบนี้ อยู่ในลักษณะของ คลื่นนิ่ง (Standing wave) หลุยส์ วิกเตอร์ เดอบรอยล์ (Louis Victor de Broglie)
- 29. สมมติฐานของเดอบรอยล์ (ต่อ) เดอบรอยล์ได้นําแนวคิดนี้ไป อธิบายทฤษฎีอะตอมของโบร์ที่ กล่าวถึงการโคจรของอิเล็กตรอน โดยไม่มีการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ออกมา เนื่องจากอิเล็กตรอนแสดง ตัวเป็นคลื่นนิ่งโดยมีความยาวของ เส้นรอบวงเป็นจํานวนเต็มเท่าของ ความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน
- 30. การคํานวณความยาวคลื่นโฟตอนของเดอบรอยล์ ถ้าโฟตอนมีความถี่ f จะมีพลังงานดังสมการ จากทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์ถ้ามวล m เปลี่ยนไปเป็นพลังงาน จะมีค่าดังสมการ จะได้ เมื่อ mc คือ โมเมนตัมของโฟตอนซึ่งมีค่าเท่ากับ p จะได้
- 31. สําหรับอนุภาคที่มีมวล m เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วv ความยาวคลื่นของอนุภาคที่ประพฤติตัวเป็นคลื่น เรียกว่า ความยาวคลื่นเดอบรอยล์ (De Broglie wavelength)
- 32. การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน การทดลองของ เดวิสสัน และเกอร์เมอร์ - ยิงลําอิเล็กตรอนผ่านผลึกที่มีอะตอมเรียงกันอย่างเป็นระเบียบ - ลําอิเล็กตรอนเกิดการเลี้ยวเบนขึ้น ซึ่งแสดงว่าอิเล็กตรอนสามารถ แสดงสมบัติเป็นคลื่นได้
- 35. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron microscope) แมกซ์นอลล์(Max Knoll) และเอินสท์รุสกา (Ernst Ruska) - เป็นผู้สร้าง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน - โดยการควบคุมความเร็วของอิเล็กตรอนให้มีค่าสูง ๆ จากการใช้ สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นตัวควบคุม - ทําให้ความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนน้อยกว่าแสง เมื่อคลื่น อิเล็กตรอนไปกระทบอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก ๆ จะสะท้อนได้ดี กว่าคลื่นแสง - กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสามารถศึกษารายละเอียดของ โครงสร้างขนาดเล็กได้ละเอียดถึงระดับนาโนเมตร
- 36. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron microscope) 1.ตัวกล้อง เป็นท่อกลวงต่อระบบดูดอากาศ เพื่อให้เป็นท่อสุญญากาศ 2. แหล่งกําเนิดอิเล็กตรอน ได้จากการเผา ขั้วแคโทดให้ร้อน อิเล็กตรอนจะหลุดและ ถูกเร่งด้วยความต่างศักย์ไฟฟ้าสูง ทําให้ อิเล็กตรอนมีพลังงานสูง 3. เลนส์แม่เหล็ก เป็นสนามแม่เหล็กที่อยู่ ภายในกล้อง ทําหน้าที่บังคับอิเล็กตรอน ให้ผ่านหรือกวาดไปบนผิวของวัตถุ ตัวอย่างที่ต้องการศึกษา
- 37. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission electron microscope: TEM) - ใช้ศึกษาหรือตรวจสอบโครงสร้าง ภายในผิวของวัตถุตัวอย่าง - วัตถุตัวอย่างมีความหนาประมาณ 60 ถึง 90 นาโนเมตร - มีเลนส์แม่เหล็ก (Condensing lens) รวบรวมลําอิเล็กตรอนให้ ผ่านวัตถุตัวอย่าง และส่งต่อไปยัง เลนส์แม่เหล็กชุดถัดไป (Projection lens) ซึ่งทําหน้าที่ ขยายแล้วฉายลําอิเล็กตรอนบน ฉากหรือฟิล์มเพื่อบันทึกภาพ
- 38. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission electron microscope: TEM) - ใช้ศึกษาหรือตรวจสอบโครงสร้าง ภายในผิวของวัตถุตัวอย่าง - วัตถุตัวอย่างมีความหนาประมาณ 60 ถึง 90 นาโนเมตร - มีเลนส์แม่เหล็ก (Condensing lens) รวบรวมลําอิเล็กตรอนให้ ผ่านวัตถุตัวอย่าง และส่งต่อไปยัง เลนส์แม่เหล็กชุดถัดไป (Projection lens) ซึ่งทําหน้าที่ ขยายแล้วฉายลําอิเล็กตรอนบน ฉากหรือฟิล์มเพื่อบันทึกภาพ
- 39.
- 40. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning electron microscope: SEM) - ใช้ศึกษาหรือตรวจสอบพื้นผิวภายนอกของวัตถุตัวอย่าง ได้ภาพ 3 มิติ - มีเลนส์รวบรวมรังสี (Condenser lens) เพื่อทําให้เป็นลําอิเล็กตรอน หากต้องการภาพที่มีความคมชัดจะปรับให้ลําอิเล็กตรอนมีขนาดเล็ก หลังจากนั้นจะถูกปรับระยะโฟกัสโดยเลนส์ใกล้วัตถุ (Objective lens) ลงไปบนผิวชิ้นงานที่ต้องการศึกษา เมื่อลําอิเล็กตรอนถูกกราดลงบน ชิ้นงาน จะทําให้เกิดอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (Secondary electron) ขึ้น - สัญญาณจากอิเล็กตรอนทุติยภูมินี้จะถูกบันทึก และแปลงไปเป็น สัญญาณทางอิเล็กทรอกนิกส์และ ถูกนําไปสร้างเป็นภาพบนจอ โทรทัศน์ต่อไป และสามารถบันทึกภาพจากหน้าจอโทรทัศน์ได้เลย
- 41.
- 42.
- 43.
- 44.